תכונות, תכונות ושימושים

ה כרום (Cr) הוא אלמנט מתכתי של קבוצה 6 (VIB) של הטבלה המחזורית. מדי שנה, טונות של מתכת זו מיוצרים על ידי חילוץ עפרות ברזל כרום או עפרות מגנזיום (FeCr₂הו₄, MgCr₂הו₄), אשר מופחת עם פחם כדי לקבל את המתכת. זה מאוד תגובתי, ורק בתנאים צמצום מאוד הוא בצורתו הטהורה.

שמו נובע מן המילה היוונית "chroma", כלומר צבע. הוא קיבל את השם הזה בגלל הצבעים המרובים והאינטנסיביים שהוצגו על ידי תרכובות כרום, אם אורגניות או אורגניות; מ מוצקים או פתרונות שחור, צהוב, כתום, ירוק, סגול, כחול ואדום.

עם זאת, צבע של כרום מתכתי ואת carbides שלה הם כסף אפור. תכונה זו משמשת את הטכניקה של כרום לתת מבנים רבים הבזקים כסף (כגון אלה לראות את התנין בתמונה לעיל). לכן, "רחצה עם כרום" לחתיכות מקבלים ברק ואת ההתנגדות הגדולה קורוזיה.

כרום בתמיסה מגיב במהירות עם חמצן באוויר כדי ליצור תחמוצות. בהתאם pH ותנאי חמצון של המדיום, מספרי חמצון שונים ניתן לרכוש, עם (III) (Cr³⁺) היציב ביותר מכל. כתוצאה מכך, תחמוצת כרום (III) (Cr₂הו₃) צבע ירוק הוא היציב ביותר של תחמוצות שלה.

תחמוצות אלה יכולות לקיים אינטראקציה עם מתכות אחרות בסביבה, שמקורן, למשל, פיגמנט להוביל סיבירי אדום (PbCrO).₄). פיגמנט זה הוא צהוב-כתום או אדום (על פי אלקליותו), וממנו למד המדען הצרפתי לואי ניקולס ואוקלין מבודד נחושת מתכתי, ולכן הוא מוענק כמגלה שלו.

מינרלים ותחמוצות, כמו גם חלק זעיר של נחושת מתכתי, להפוך את זה אלמנט לכבוש את 22 השופע ביותר של קרום כדור הארץ.

הכימיה של כרום היא מגוונת מאוד כי זה יכול ליצור קשרים עם כמעט את כל הטבלה המחזורית. כל תרכובות שלה מציג צבעים התלויים במספר החמצון, כמו גם את מי אינטראקציה עם זה. זה גם יוצר קשרים עם פחמן, להתערב במספר רב של תרכובות organometallic.

[TOC]

מאפיינים ומאפיינים

כרום הוא מתכת כסף בצורתה הטהורה, עם מספר אטומי של 24 ומשקל מולקולרי של כ 52 g / mol (⁵²Cr, האיזוטופ היציב ביותר שלה).

בהתחשב קשרים חזק מתכת, יש לה התכה גבוהה (1907 מעלות צלזיוס) ו רותחים (2671 מעלות צלזיוס) נקודות. כמו כן, המבנה הגבישי שלה הופך אותו למתוח צפוף מאוד (7.19 גרם / מ"ל).

זה לא מגיב עם מים כדי ליצור hydroxides, אבל זה עושה להגיב עם חומצות. הוא מחומצן עם חמצן מן האוויר, בדרך כלל לייצר תחמוצת כרום, שהוא פיגמנט ירוק בשימוש נרחב..

שכבות אלה של תחמוצת ליצור מה שמכונה פסיבציה, הגנה על המתכת מפני קורוזיה נוספת, שכן החמצן לא יכול לחדור את סינוס מתכתי.

התצורה האלקטרונית שלה היא [אר] 4s¹3D⁵, עם כל האלקטרונים unaired, ולכן, מוצגים מאפיינים פרמגנטיים. עם זאת, התאמה של ספינים אלקטרוניים יכול להתרחש אם המתכת חשופה לטמפרטורות נמוכות, רכישת נכסים אחרים כגון antiferromagnetism..

אינדקס

• 1 תכונות ומאפיינים
• מבנה כימי של כרום
• 3 מספר חמצון
  • 3.1 Cr (-2, -1 ו -0)
  • 3.2 CR (I) ו- Cr (II)
  • 3.3 Cr (III)
  • 3.4 CR (IV) ו- Cr (V)
  • 3.5 Cr (VI): זוג chromate-dichromate
• 4 שימושים של כרום
  • 4.1 כצבע או פיגמנטים
  • 4.2 בכרום או במטלורגיה
  • 4.3 תזונתיים
• 5 איפה אתה?
• 6 הפניות

מבנה כימי של כרום

מהו המבנה של מתכת כרום? בצורתו הטהורה, כרום מאמצת מבנה גבישי מעוקב המרכב על הגוף (עותק או עותק מוסתר, עבור ראשי תיבות באנגלית). משמעות הדבר היא כי האטום כרום ממוקם במרכז הקובייה, אשר הקצוות נכבשים על ידי כרומוסים אחרים (כמו בתמונה לעיל).

מבנה זה אחראי על כרום שיש היתוך גבוה נקודות רתיחה, כמו גם קשיות גבוהה. אטומי הנחושת חופפים את האורביטלים של S ו- D כדי ליצור להקות הולכה על פי תורת הלהקה.

לכן, שתי הלהקות הן חצי מלא. למה? בגלל התצורה האלקטרונית שלה הוא [אר] 4s¹3D⁵ וכיצד האורביטל יכול להחזיק שני אלקטרונים, והמסלולים היו עשרה. לאחר מכן, רק מחצית הלהקות שנוצרו על ידי החפיפות שלהם נכבשות על ידי אלקטרונים.

עם שתי נקודות מבט אלה - המבנה הגבישי ואגודת המתכת - ניתן להסביר רבות מן התכונות הפיסיקליות של מתכת זו בתיאוריה. עם זאת, לא מסביר מדוע כרום יכול להיות מספר מדינות חמצון או מספרים.

זה דורש הבנה עמוקה של יציבות האטום ביחס ספינים אלקטרוניים.

מספר חמצון

כי תצורה אלקטרונית של כרום הוא [אר] 4s¹3D⁵ יכול להרוויח עד אחד או שניים אלקטרונים (Cr^1- ו Cr^2-), או ללכת לאבד אותם לרכוש מספרי חמצון שונים.

לכן, אם כרום מאבד אלקטרון, זה יהיה כמו [אר] 4s⁰3D⁵; אם אתה מאבד שלושה, [אר] 4s⁰3D³; ואם אתה מאבד את כולם, [אר], או מה אותו דבר, זה יהיה isoelectronic לארגון.

כרום לא מאבד או מקבל אלקטרונים על ידי קפריסה בלבד: חייב להיות מין אשר תורם או מקבל אותם לעבור ממספר חמצון אחד למשנהו.

ל- Chromium יש את מספרי החמצון הבאים: -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5 ו +6. מהם +3, Cr³⁺, היא היציבה ביותר ולכן השלטת מכל; ואחריו +6, Cr⁶⁺.

Cr (-2, -1 ו -0)

זה מאוד לא סביר כי כרום יקבל אלקטרונים, כי זה מתכת, ולכן טבעו הוא לתרום אותם. עם זאת, זה יכול להיות מתואם עם ligands, כלומר, מולקולות כי אינטראקציה עם מרכז המתכת דרך קישור dative.

אחד הידועים ביותר הוא פחמן חד חמצני (CO), אשר יוצר את התרכובת hexacarbonyl של כרום.

לתרכובת זו יש נוסחה מולקולרית CR (CO)₆, ומכיוון ligands הם ניטרליים ולא מספקים כל תשלום, אז CR יש מספר חמצון של 0.

זה יכול גם להיות נצפו תרכובות organometallic אחרים כגון כרום (בנזן) כרום. בחודש האחרון, כרום מוקף שתי טבעות בנזן במבנה מולקולרית סוג כריך:

מבין שני תרכובות אורגנומטריות אלו עשויים להופיע רבים אחרים של CR (0).

מלחים נמצאו במקום שבו הם פועלים עם קטיוני נתרן, מה שמרמז כי CR חייב להיות מספר חמצון שלילי כדי למשוך חיובי חיובי: Cr (-2), Na₂[Cr (CO)₅] ו- Cr (-1), Na₂[Cr₂(CO)₁₀].

Cr (I) ו- Cr (II)

Cr (I) או Cr¹⁺ זה מיוצר על ידי חמצון של תרכובות organometallic רק תיאר. זה מושג על ידי ligands חמצון, כגון CN או NO, ובכך להרכיב, למשל, המתחם K₃[Cr (CN)₅NO].

הנה עובדה שיש שלושה קטיונים⁺ מרמז כי מורכבות כרום יש שלושה חיובים שליליים; כמו כן ליגנד CN^- מספק חמישה מטענים שליליים, כך שבין CR לבין NO יש להוסיף שתי חיובי חיובי (-5 + 2 = -3).

אם NO הוא נייטרלי, אז זה Cr (II), אבל יש לו חיוב חיובי (NO⁺), הוא במקרה זה Cr (I).

מצד שני, תרכובות של CR (II) הם שופע יותר, להיות הבאה ביניהם: כרום (II) כלוריד (CRCl₂), אצטט כרום (Cr₂(אור₂CCH₃)₄), כרום (II) תחמוצת (CRO), כרום (II) גופרית (CrS), ואחרים.

Cr (III)

מכל זה הוא אחד היציבות גדול יותר, כי זה למעשה תוצר של תגובות חמצון רבות של יונים chromate. אולי יציבותה נובעת מהתצורה האלקטרונית שלה³, שבו שלושה אלקטרונים לכבוש שלושה d אורביטלים של אנרגיה נמוכה לעומת שני האחרים יותר אנרגטי (נפרש ד אורביטלים).

התרכובת הייצוגית ביותר של מספר חמצון זה היא תחמוצת כרום (III) (Cr₂הו₃). בהתאם ligands כי הם מתואמים אליו, המורכב יציג צבע אחד או אחר. דוגמאות לתרכובות אלה הן: [CRCl₂(ח₂O)₄] Cl, Cr (OH)₃, CRF₃, [Cr (H₂O)₆]³⁺, וכו '.

למרות הנוסחה הכימית לא מראה את זה ממבט ראשון, כרום בדרך כלל יש כדור תיאום octahedral במתחמי שלה; כלומר, הוא ממוקם במרכז של אוקטאהדרון שבו קודקודים ממוקמים ligands (שישה בסך הכל).

Cr (IV) ו- Cr (V)

התרכובות שבהן משתתף Cr⁵⁺ הם מעטים מאוד, בשל חוסר היציבות האלקטרונית של האטום אמר, מלבד זה הוא בקלות לחמצן CR⁶⁺, הרבה יותר יציב על ידי היותו isoelectronic ביחס לארגון גז אצילי.

עם זאת, CR (V) compounds יכול להיות מסונתז בתנאים מסוימים, כגון לחץ גבוה. כמו כן, הם נוטים להתפרק בטמפרטורות מתונות, מה שהופך את היישומים האפשריים שלהם בלתי אפשרי כי אין להם התנגדות תרמית. חלקם: CRF₅ ו K₃[Cr (O₂)₄] (O₂^2- הוא אניון פרוקסיד).

מאידך גיסא⁴⁺ זה יחסית יציב יותר, להיות מסוגל לסנתז תרכובות הלוגניות שלה: CRF₄, CrCl₄ ו CrBr₄. עם זאת, הם גם רגישים פירוק על ידי תגובות לתגובת חמצן לייצר אטומי כרום עם מספרי חמצון טובים יותר (כגון +3 או 6).

Cr (VI): זוג chromate-dichromate

2 [CRO₄]^2- + 2H⁺  (צהוב) => [Cr₂הו₇]^2- + ח₂O (כתום)

משוואה לעיל מתאים dimerization חומצה של שני יונים chromate לייצר dichromate. וריאציה של ה- pH גורם לשינוי אינטראקציות סביב מרכז מתכתי של Cr⁶⁺, עדות גם בצבע של הפתרון (מ צהוב לכתום או להיפך). Dichromate מורכב גשר O₃Cr-O-CrO₃.

תרכובות של CR (VI) יש את המאפיינים של להיות מזיק ואף מסרטן לגוף האדם ובעלי חיים.

איך? מחקרים טוענים כי יונים CRO₄^2- הם חוצים את קרום התא על ידי פעולה של חלבונים כי תחבורה סולפטים (שני היונים למעשה יש גדלים דומים).

סוכנים בתוך התאים צמצום להפחית את Cr (VI) כדי Cr (III), אשר מצטבר לתאם באופן בלתי הפיך לאתרים ספציפיים של מקרומולקולות (כגון DNA).

מזוהמים בתא על ידי עודף של כרום, זה לא יכול לעזוב בגלל חוסר מנגנון להעביר אותו בחזרה דרך הממברנות.

משתמש ב- Chrome

כצבע או פיגמנטים

כרום יש מגוון רחב של יישומים, מצביעה עבור סוגים שונים של בדים, אפילו חלקי מתכת מייפת מגן במה שמכונה Chrome, אשר יכולה להיות המתכת הטהורה, או תרכובות של Cr (III) או Cr (VI).

פלואוריד כרום (CRF)₃), למשל, משמש צבעוני עבור צמר בד; גופרתי כרום (Cr₂(כך₄)₃,) מיועד לצביעת לכות, קרמיקה, צבעים, דיו, לקים, וגם משמש עבור chroming מתכת; ו תחמוצת כרום (Cr₂הו₃) גם מוצא היכן להשתמש צבע ירוק אטרקטיבי שלה נדרש.

לכן, כל עפרות כרום עם צבעים עזים עשויות להיות מיועדות לצביעת מבנה, אבל זה עולה לאחר המעשה האם תרכובות אלו הן מסוכנות או לא לסביבה או לבריאות של יחידים.

למעשה, המאפיינים הרעילים שלה משמשים לשימור עץ ומשטחים אחרים מפני התקף חרקים.

ב chromed או מטלורגיה

כמו כן, כמויות קטנות של כרום מתווספים פלדה כדי לחזק אותו מפני חמצון כדי לשפר את בהירותו. הסיבה לכך היא כי הוא מסוגל ליצור carbides אפרפר (Cr₃ג₂) עמיד מאוד להגיב עם חמצן באוויר.

כי כרום יכול להיות מלוטש כדי להשיג משטחים מבריקים, כרום מצופה אז יש עיצובי כסף וצבעים כמו אלטרנטיבה זולה למטרות אלה.

תזונתיים

כמה דיונים אם כרום יכול להיחשב מרכיב חיוני, כלומר, חיוני בתזונה היומית. הוא נמצא בכמה מזונות בריכוז קטן מאוד, כגון עלים ירוקים ועגבניות.

ישנם גם תוספי חלבון המווסתים את פעילות האינסולין ולקדם צמיחה שרירים, כמו במקרה של כרום polinicotinato.

איפה הוא?

Chromium נמצא במגוון רחב של מינרלים ואבני חן כגון אבני אודם ואזמרגדים. המינרל העיקרי שממנו כרום מופק הוא כרומי (MCR₂הו₄), כאשר M יכול להיות כל מתכת אחרת שבה תחמוצת כרום קשורה. מכרות אלה נמצאים בדרום אפריקה, בהודו, בטורקיה, בפינלנד, בברזיל ובמדינות אחרות.

לכל מקור יש וריאציה אחת או יותר של כרומיט. בדרך זו, עבור כל M (Fe, Mg, Mn, Zn, וכו ') כרום מינרל שונה עולה.

כדי להסיר את עפרות המתכת חייבות להיות מופחתות, כלומר, לעבד במרכז המתכת ידי פעולת כרום רווח אלקטרונים של סוכן צמצום. הדבר נעשה עם פחמן או אלומיניום:

FeCr₂הו₄ + 4C => Fe + 2Cr + 4CO

כמו כן, נמצא chromite (PbCrO₄).

בדרך כלל, בכל מינרל שבו יון Cr³⁺ יכול להחליף את אל³⁺, עם רדיוס יוני דומה במקצת, מהווה טומאה שמביאה למקור טבעי נוסף של המתכת המדהימה הזו, אך מזיקה.

הפניות

1. טננבאום ה. כרום. נלקח מ: chemistry.pomona.edu
2. ויקיפדיה. (2018). כרום מתוך: en.wikipedia.org
3. אן מארי הלמנסטין, Ph.D. (6 באפריל 2018). מה ההבדל בין Chrome ו- Chromium? נלקח מתוך: thinkco.com
4. N.V. מנדיך (1995). כימיה של כרום. [PDF] נלקח מ: citeseerx.ist.psu.edu
5. כימיה. כימיה של כרום. נלקח מ: chem.libretexts.org
6. שאול 1. Shupack. (1991). כימיה של כרום וכמה בעיות אנליטיות וכתוצאה מכך. נבדקו על ידי: ncbi.nlm.nih.gov
7. Advameg, Inc (2018). כרום נלקח מ: chemistryexplained.com